Instrumento de Bobina Móvel com Ímã Permanente ou PMMC

Definição

Os instrumentos que utilizam um ímã permanente para gerar um campo magnético estacionário no qual uma bobina se move são conhecidos como instrumentos de Bobina Móvel com Ímã Permanente (PMMC). Eles operam no princípio de que é exercida uma torque sobre uma bobina móvel situada no campo magnético de um ímã permanente. Os instrumentos PMMC fornecem resultados precisos para medições de corrente contínua (CC).

Construção do Instrumento PMMC

A bobina móvel e o ímã permanente são os componentes-chave de um instrumento PMMC. A seguir está uma explicação detalhada das partes de um instrumento PMMC.

Bobina Móvel

A bobina é o componente condutor de corrente do instrumento que se move livremente dentro do campo magnético estacionário do ímã permanente. Quando a corrente passa pela bobina, ela causa a deflexão da bobina, permitindo a determinação da magnitude da corrente ou tensão. A bobina é montada em um suporte retangular feito de alumínio. Este suporte aumenta o campo magnético radial e uniforme na fenda aérea entre os polos magnéticos. A bobina é enrolada com fio de cobre revestido de seda entre os polos de um ímã.

Sistema de Ímã

Em um instrumento PMMC, um ímã permanente é usado para criar o campo magnético estacionário. Os materiais Alcomax e Alnico são empregados para a fabricação do ímã permanente devido à sua alta força coercitiva (a força coercitiva afeta a propriedade de magnetização do ímã). Além disso, esses ímãs possuem altas intensidades de campo.

Controle

Em um instrumento PMMC, a torque de controle é fornecida por molas. Essas molas são feitas de bronze fosforoso e estão posicionadas entre duas joias. As molas também servem como caminho para a corrente de alimentação fluir para dentro e para fora da bobina móvel. A torque de controle é principalmente resultado da suspensão de fita.

Amortecimento

A torque de amortecimento é utilizada para manter o movimento da bobina em estado de repouso. Esta torque de amortecimento é induzida pelo movimento do núcleo de alumínio conforme ele se move entre os polos do ímã permanente.

Ponteiro & Escala

O ponteiro está conectado à bobina móvel. Ele indica a deflexão da bobina, e a magnitude desta deflexão é exibida na escala. O ponteiro é feito de material leve, permitindo que seja facilmente desviado com o movimento da bobina. Às vezes, ocorre erro de paralaxe no instrumento, que pode ser facilmente minimizado alinhando corretamente a lâmina do ponteiro.

Equação de Torque para Instrumento PMMC

A torque de deflexão é induzida pelo movimento da bobina. Ela é expressa pela seguinte equação.

• N - Número de espiras da bobina

• B - Densidade de fluxo na fenda aérea

• L, d - o comprimento vertical e horizontal do lado

• I - corrente através da bobina

A mola fornece a torque de restabelecimento à bobina móvel, que é expressa por

Onde K = constante da mola.

Para a deflexão final,

Substituindo o valor das equações (1) e (3), obtemos,

A equação acima indica que a torque de deflexão é diretamente proporcional à corrente que flui pela bobina.

Erros em Instrumentos PMMC

Em instrumentos PMMC, erros surgem devido aos efeitos do envelhecimento e da temperatura. Os principais componentes do instrumento que contribuem para esses erros são o ímã, a mola e a bobina móvel. A seguir, detalha-se os diferentes tipos de erros:

1. Ímã

O calor e a vibração reduzem a vida útil do ímã permanente e também diminuem seu magnetismo, que é a propriedade de atração ou repulsão. Um ímã enfraquecido resulta em uma deflexão menor da bobina.

2. Molas

Uma mola enfraquecida aumenta a deflexão da bobina móvel dentro do ímã permanente. Como resultado, mesmo para um pequeno valor de corrente, a bobina mostra uma grande deflexão. A mola enfraquece devido aos efeitos da temperatura; um aumento de um grau na temperatura reduz a vida útil da mola em 0,004 por cento.

3. Bobina Móvel

Quando a faixa da bobina é estendida além do limite especificado usando um derivador, ocorrem erros. Isso é devido à mudança na resistência da bobina em relação à resistência do derivador. Como a bobina é feita de fio de cobre com alta resistência de derivador e o fio de derivador é feito de Manganin com baixa resistência, essa disparidade causa erros.

Para mitigar esse erro, uma resistência de inundaçao é conectada em série com a bobina móvel. Uma resistência de inundaçao é um resistor com coeficiente de temperatura baixo, que reduz o impacto da temperatura na bobina móvel.

Vantagens dos Instrumentos PMMC

As seguintes são as vantagens dos instrumentos PMMC:

• A escala dos instrumentos PMMC é calibrada com precisão.

• O consumo de energia desses dispositivos é muito baixo.

• Os instrumentos PMMC têm alta precisão devido à sua alta relação de torque-peso.

• Um único dispositivo pode medir diferentes faixas de tensão e corrente usando multiplicadores e derivadores.

• Os instrumentos PMMC usam ímãs de proteção, que são benéficos para aplicações aeroespaciais.

Desvantagens dos Instrumentos PMMC

As seguintes são as desvantagens dos instrumentos PMMC:

• Os instrumentos PMMC são adequados apenas para corrente contínua. A corrente alternada varia com o tempo, e a rápida variação da corrente altera a torque da bobina. No entanto, o ponteiro não consegue acompanhar as reversões e deflexões rápidas da torque, portanto, não pode ser usado para CA.

• O custo dos instrumentos PMMC é significativamente maior em comparação com outros instrumentos de bobina móvel.

• A própria bobina móvel fornece amortecimento eletromagnético. Este amortecimento eletromagnético opõe-se ao movimento da bobina devido à interação entre as correntes parasitas e o campo magnético.